專利名稱：氣體絕緣組合電器局部放電檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放電檢測方法，特別涉及一種氣體絕緣組合電器局部放電 檢測方法。
背景技術(shù)：
氣體絕^彖組合電器(Gas Insulated Switchgear，以下簡述為GIS)因為其絕 緣度高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、可靠性能高等特點，在電力系統(tǒng)的發(fā)電廠及 變電站中得到廣泛應(yīng)用。但是在使用過程中會遇到一些問題，其中以絕緣問題 為主。
GIS在制造及安裝過程中容易引入缺陷，如灰塵、導(dǎo)電微粒、應(yīng)力過高、金 屬尖端、內(nèi)裝松動等，隨著GIS運(yùn)行年限的增加，缺陷會逐漸發(fā)展嚴(yán)重，在過 電壓或操作過程等外界誘因下，就會引發(fā)擊穿或閃絡(luò)現(xiàn)象。在發(fā)生這些絕緣故 障前，常伴有局部放電的現(xiàn)象。局部放電的出現(xiàn)往往說明GIS存在安裝、制造、 甚至設(shè)計方面的缺陷。
上述局部放電現(xiàn)象會激發(fā)達(dá)數(shù)千兆赫茲(GHz)的電磁波，GIS內(nèi)部局部放 電持續(xù)發(fā)展容易引發(fā)絕緣擊穿故障，因而出現(xiàn)停電事故，給國民經(jīng)濟(jì)造成損失， 所以對GIS的局部放電進(jìn)行監(jiān)測及定位就顯得尤為重要。
現(xiàn)有GIS的局部放電檢測方法，如中國專利公告號為100363747的"氣體 絕緣組合電器局部放電超高頻檢測裝置及方法"，公開了一種利用超高頻檢測的 方法對GIS局部的放電進(jìn)行檢測，雖避開了空氣中電暈放電的干擾，檢測效率 高，但對天線性能和數(shù)據(jù)采樣率的要求很高，且精確度不是很高，另外，該方 法僅憑借超高頻的檢測方法對局部放電進(jìn)行監(jiān)測，并未對局部放電的位置進(jìn)行 較為精確的定位。
又如中國專利公告號為100363748的"氣體絕緣組合電器局部放電在線檢 測定位裝置及定位方法"，雖公開了對GIS局部放電的定位方法，但是其仍僅依靠超高頻檢測的方法進(jìn)行定位，定位不夠精確。而無論上述專利及相關(guān)現(xiàn)有技 術(shù)，都不同程度上存在定位不夠精確，獲得放電信號的特征數(shù)據(jù)也同樣不夠精 確的弊端，從而影響檢修及分析的科學(xué)性。
另外，還可利用聲發(fā)射(Acoustic Emission,以下簡述為AE )，有時也稱為 應(yīng)力波發(fā)射，其常應(yīng)用在對材料的結(jié)構(gòu)形變及裂紋擴(kuò)展等方面的檢測。但是， 若利用聲發(fā)射技術(shù)對GIS局部放電進(jìn)行檢測，又會使得檢測效率低，而且受GIS 固有振動影響。
有鑒于此，如何提供一種氣體絕緣組合電器局部放電檢測方法，來減少上 述弊端已成為業(yè)界亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所解決的技術(shù)問題在于提供一種氣體絕緣組合電器局部放電檢測方 法，以提高檢測效率，獲得準(zhǔn)確的特征數(shù)據(jù)，提高定位速度及準(zhǔn)確度。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種氣體絕緣組合電器(GIS)局部放 電檢測方法，其包括以下步驟首先在所述氣體絕緣組合電器相應(yīng)位置設(shè)置超 高頻傳感器，對所述超高頻傳感器監(jiān)測到的超高頻信號進(jìn)行頻譜分析，經(jīng)過頻 率篩查后確定檢測頻帶；接著對所述檢測頻帶內(nèi)的超高頻信號進(jìn)行單頻跟蹤； 在單頻跟蹤過程中出現(xiàn)異常時，測量出現(xiàn)異常的超高頻信號的相關(guān)超高頻特征 數(shù)據(jù)，并依據(jù)超高頻特征數(shù)據(jù)進(jìn)行初步定位，確定一放電區(qū)域；然后在所述放 電區(qū)域內(nèi)設(shè)置聲發(fā)射傳感器，并對聲發(fā)射信號進(jìn)行監(jiān)測；最后測量監(jiān)測到聲發(fā) 射信號的相關(guān)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)，依據(jù)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)完成放電點的定位。
所述GIS局部i文電4企測方法還包括在進(jìn)行單頻跟蹤前對所述GIS內(nèi)的氣體 成分進(jìn)行檢測并分析，以助于排除干擾，確定檢測頻帶。
所述GIS局部放電檢測方法還包括若在單頻跟蹤過程中未出現(xiàn)異常，則 設(shè)置聲發(fā)射檢測點并進(jìn)行聲發(fā)射檢測，將聲發(fā)射信號轉(zhuǎn)為可聽聲音，若可聽聲 音出現(xiàn)異常，則測量監(jiān)測到聲發(fā)射信號的相關(guān)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)，依據(jù)聲發(fā)射特 征數(shù)據(jù)完成對放電點的定位。
所述GIS局部放電檢測方法還包括在完成對放電點的定位后，結(jié)合相關(guān) 超高頻特征數(shù)據(jù)及聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比對和分析，并建立相關(guān)檢測數(shù)據(jù)庫。
在上述進(jìn)行聲發(fā)射信號監(jiān)測時，通過移動聲發(fā)射傳感器的位置來篩查信號最 強(qiáng)點，并對信號最強(qiáng)點進(jìn)行測量。而在測量出現(xiàn)異常的超高頻信號的相關(guān)超高 頻特征數(shù)據(jù)時，還包括測量外施電壓的情況。
其中，所述單頻跟蹤是選擇單一頻率的超高頻信號，對其信號的幅度進(jìn)行連
續(xù)跟蹤；所述超高頻傳感器是設(shè)于所述氣體絕緣組合電器外殼金屬體不連續(xù)的 地方。
另夕卜，進(jìn)行初步定位是依據(jù)超高頻特征數(shù)據(jù)中時域波形的時間差；而對放電 點的定位是依據(jù)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)中各聲發(fā)射傳感器所在位置的聲強(qiáng)。
本發(fā)明的氣體絕緣組合電器局部放電檢測方法，是通過超高頻檢測揉合聲發(fā) 射檢測的綜合檢測方法，對GIS內(nèi)局部放電進(jìn)行監(jiān)測及定位，其中，先進(jìn)行超 高頻檢測方法對局部放電信號進(jìn)行監(jiān)測，并在監(jiān)測到放電信號時對其進(jìn)行超高 頻特征數(shù)據(jù)的測量，進(jìn)而初步定位，確定一放電區(qū)域；隨后，利用聲發(fā)射檢測 方法在上述放電區(qū)域內(nèi)進(jìn)行檢測，從而獲得聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)以及最終對放電點 的確定。上述方法不僅對GIS局部放電的監(jiān)測更加有效，而且獲得的超高頻特 征數(shù)據(jù)及聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)能夠相互比對分析，故更具有科學(xué)性，有助于對GIS 局部放電的科學(xué)研究；且經(jīng)過超高頻特征數(shù)據(jù)的初步定位后，在范圍較小的放 電區(qū)域內(nèi)進(jìn)行聲發(fā)射檢測定位，不僅有效解決了聲發(fā)射檢測效率低的問題，而 且使得定位更加精確有效，還能夠更快發(fā)現(xiàn)放電點的精確位置。


圖1為本發(fā)明一較佳實施例的氣體絕緣組合電器局部放電檢測方法的流程 示意圖。
具體實施例方式
以下通過較佳的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說 明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明也可通過其他 不同的具體實例加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點與 應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
6本發(fā)明中所述氣體絕緣組合電器(Gas Insulated Switchgear，以下簡述為GIS ) 局部放電檢測方法，可應(yīng)用于電力系統(tǒng)的發(fā)電廠及變電站的GIS內(nèi)部局部放電 的監(jiān)測、定位及研究。
參見圖1,本發(fā)明的一較佳實施例的氣體絕緣組合電器局部放電檢測方法流 程，包括以下步驟
首先，執(zhí)行步驟Sll,在所述氣體絕緣組合電器相應(yīng)位置設(shè)置超高頻傳感器， 對所述超高頻傳感器監(jiān)測到的超高頻信號進(jìn)行頻譜分析，經(jīng)過頻率篩查后確定 檢測頻帶，需要說明的是，原則上，所述超高頻傳感器可設(shè)于所述GIS外殼金 屬體不連續(xù)的地方，于本實施例中例如設(shè)置于GIS中的無金屬法蘭盆式絕緣子、 絕緣子澆注孔、接地開關(guān)處絕緣子等位置，而選用的超高頻傳感器為外置式， 檢測頻率為300MHz至l.lGHz,且超高頻傳感器的外殼其中五面都有金屬屏蔽， 僅一面不屏蔽以定向耦合超高頻電磁波信號。
另夕卜，于本實施例中，進(jìn)行頻譜分析是由相應(yīng)的頻語分析儀實現(xiàn)，啟動頻譜 分析儀的全頻段掃描，可測量由超高頻傳感器監(jiān)測到的所有現(xiàn)場背景頻率，有 助于排除因背景干擾而產(chǎn)生的誤判，排除電磁干擾。而對于檢測頻帶的確定還 需注意對于超高頻體內(nèi)測量，頻帶選擇主要取決于GIS筒體內(nèi)徑，以11 OkV GIS 為例， 一般管道直徑為30cm，檢測頻率下限需大于300MHz。對于超高頻體外 測量，由于只能在無屏蔽的絕緣子盆上測量，絕緣子盆的厚度決定了頻帶選擇， 同時還需考慮外界干擾的頻帶，從抗干擾和靈敏度兩方面考慮，采用體外測量 時，通常外界背景干擾在250-750MHz范圍。因此在體外法測量時超高頻傳感 器的頻帶范圍應(yīng)選擇在700 ~ 1300MHz之間?？紤]到頻率選擇性和抗干擾因素， 高端頻率還應(yīng)更高，因此測量頻率可選擇700 ~ 1500MHz之間。
另外在步驟S12中，對所述GIS內(nèi)的氣體成分進(jìn)行檢測并分析，同樣有助 于排除干擾，確定^f企測頻帶。
接著，進(jìn)行步驟S13，是對根據(jù)步驟S11及步驟S12確定檢測頻帶內(nèi)的超高 頻信號進(jìn)行單頻跟蹤，所述單頻跟蹤是選擇單一頻率的超高頻信號，并對該頻 率的信號幅度進(jìn)行連續(xù)跟蹤，從而完全躲開干擾頻帶，信噪比大大提高。
步驟S14,判斷上述單頻跟蹤的超高頻信號是否異常，即判斷上述單一頻率 的超高頻信號幅度是否出現(xiàn)異常。
7若上述步驟S14中出現(xiàn)異常，則進(jìn)行步驟S15，測量出現(xiàn)異常的超高頻信號 的相關(guān)超高頻特征數(shù)據(jù)，并依據(jù)超高頻特征數(shù)據(jù)進(jìn)行初步定位，確定一放電區(qū) 域。需要說明的是，上述超高頻特征數(shù)據(jù)包括例如波形數(shù)據(jù)、頻語數(shù)據(jù)、相 位數(shù)據(jù)等等，且可借由寬帶高速示波器及頻語分析儀獲得，另外，在測量出現(xiàn) 異常的超高頻信號的相關(guān)超高頻特征數(shù)據(jù)時，還包括測量外施電壓的情況，因 為局部放電信號的強(qiáng)弱及特征與外施電壓有直接的因果關(guān)系，外施電壓的相位 是研究放電特征的重要信息，因此應(yīng)該盡量保證電壓相位準(zhǔn)確。
另外，上述進(jìn)行初步定位是依據(jù)所述超高頻特征數(shù)據(jù)中時域波形的時間差分 析計算而確定，例如設(shè)置兩個超高頻傳感器，且這兩個超高頻傳感器的高頻 響應(yīng)特性、及信號電纜長度相同的前提條件下，設(shè)兩超高頻傳感器的距離為S， 而放電位置到其中一個超高頻傳感器的距離為x，兩傳感器接收到放電信號的時 間差為At (可由波形得知)，超高頻電磁波的傳播速度為c (3xl08m/s)，則放電 位置可按下式計算x=(cAt+s)/2;而根據(jù)超高頻原始波形的前幾個脈沖的時間差， 并考慮固有誤差，精度可達(dá)lm，其中，要求示波器的采樣率不能低于109Sa/s， 帶寬不低于lGHz。
經(jīng)過步驟S15的初步定位，然后進(jìn)行步驟S17,在所述放電區(qū)域內(nèi)設(shè)置聲發(fā) 射傳感器，并對聲發(fā)射信號進(jìn)行監(jiān)測。需要說明的是在進(jìn)行聲發(fā)射檢測過程 中(包括監(jiān)測及測量)可借助聲發(fā)射傳感器、外置》文大器、主放大器和檢波器、 聲音輸出、量值計算和顯示等部件。其中，聲發(fā)射傳感器的諧振頻率為30kHz， 測量頻率為10kHz至500kHz;而聲發(fā)射信號可送入寬帶高速示波器存儲，也可 轉(zhuǎn)為可聽聲音，便于4全測人員判斷可聽聲音是否異常。
接著在步驟S18中，測量監(jiān)測到聲發(fā)射信號的相關(guān)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)，依據(jù) 聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)完成放電點的定位，而這里對放電點的定位是依據(jù)聲發(fā)特征數(shù) 據(jù)中各聲發(fā)射傳感器所在位置的聲強(qiáng)，例如根據(jù)聲發(fā)射信號在GI S外殼四周的
強(qiáng)度分布、沿著GIS外殼軸向傳播情況、經(jīng)過盆式絕緣子的衰減情況的研究， 可知聲發(fā)射信號的衰減較快，而進(jìn)行定點定位時可根據(jù)聲強(qiáng)等高線圖完成；在 上述進(jìn)行聲發(fā)射信號監(jiān)測時，通過移動聲發(fā)射傳感器的位置來篩查信號最強(qiáng)點， 并對信號最強(qiáng)點進(jìn)行測量，而以強(qiáng)度最大點定位，精度可達(dá)10cm。
若在步驟S14中若未出現(xiàn)異常，則進(jìn)行步驟S16,設(shè)置聲發(fā)射傳感器并進(jìn)行聲發(fā)射檢測，將聲發(fā)射信號轉(zhuǎn)為可聽聲音，判斷可聽聲音是否異常，若出現(xiàn)異
常則進(jìn)行步驟S18。
最后，進(jìn)行步驟S19,在完成對放電點的定位后，結(jié)合相關(guān)超高頻特征數(shù)據(jù) 及聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比對和分析，并建立相關(guān)檢測數(shù)據(jù)庫。例如以脈 沖序列波形、單脈沖波形、單頻率跟蹤波形、相位分布圖、頻率分布圖等圖譜 顯示GIS局部放電，而這些典型的圖傳和放電特征，可為現(xiàn)場實測結(jié)果的分析 與判斷提供參考和借鑒。另外，于本實施例中，在研究上述檢測數(shù)據(jù)庫反應(yīng)的 GIS常見放電性缺陷的基礎(chǔ)上，以110kV GIS間隔為1^出構(gòu)建了六大類放電模 型，包括絕緣子上的金屬顆粒、外殼內(nèi)壁的金屬顆粒、表面有閃絡(luò)痕跡的絕緣 子、外殼內(nèi)壁的非金屬遺留物、高壓導(dǎo)體金屬尖端、懸浮顆粒放電模型。通過 改變顆粒的輕重和大小、尖端的銳度、非金屬遺留物的種類、閃絡(luò)痕跡的寬窄 等，可以模擬不同的放電嚴(yán)重程度。而通過上述GIS局部放電的大量模型試驗、 出廠檢測、現(xiàn)場檢測，積累了近千個典型放電數(shù)據(jù)。其中，涉及的GIS設(shè)備額 定電壓可從110kV至550kV，而工作狀況包括運(yùn)行中、交接耐壓、啟動帶電等。 因此，上述建立的相關(guān)檢測數(shù)據(jù)庫由于更具有科學(xué)性，所以有助于對GIS局部 放電的排查及科學(xué)研究。
綜上所述，本發(fā)明的氣體絕緣組合電器局部放電檢測方法不僅對GIS局部 放電的監(jiān)測更加有效，而且獲得的超高頻特征數(shù)據(jù)及聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)能夠相互 比對分析，故更具有科學(xué)性，有助于對GIS局部放電的科學(xué)研究；且經(jīng)過超高 頻特征數(shù)據(jù)的初步定位后，在范圍較小的放電區(qū)域內(nèi)進(jìn)行聲發(fā)射檢測定位，不 僅有效解決了聲發(fā)射檢測效率低的問題，而且使得定位更加精確有效，且能夠 更快發(fā)現(xiàn)放電點的精確位置。
上述實施例僅為例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行 修飾與變化。因此,本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)以權(quán)利要求書的范圍為依據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征在于包括以下步驟在所述氣體絕緣組合電器相應(yīng)位置設(shè)置超高頻傳感器，對所述超高頻傳感器監(jiān)測到的超高頻信號進(jìn)行頻譜分析，經(jīng)過頻率篩查后確定檢測頻帶；對所述檢測頻帶內(nèi)的超高頻信號進(jìn)行單頻跟蹤；若單頻跟蹤過程中出現(xiàn)異常，則測量出現(xiàn)異常的超高頻信號的相關(guān)超高頻特征數(shù)據(jù)，并依據(jù)超高頻特征數(shù)據(jù)進(jìn)行初步定位，確定一放電區(qū)域；在所述放電區(qū)域內(nèi)設(shè)置聲發(fā)射傳感器，并對聲發(fā)射信號進(jìn)行監(jiān)測；測量監(jiān)測到聲發(fā)射信號的相關(guān)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)，依據(jù)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)完成對放電點的定位。
2、 如權(quán)利要求l所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征在 于該方法還包括在進(jìn)行單頻跟蹤前對所述氣體絕緣組合電器內(nèi)的氣體成分進(jìn)行 檢測并分析。
3、 如權(quán)利要求l所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征在 于若在單頻跟蹤過程中未出現(xiàn)異常，則設(shè)置聲發(fā)射檢測點并進(jìn)行聲發(fā)射檢觀'J, 將聲發(fā)射信號轉(zhuǎn)為可聽聲音，若可聽聲音出現(xiàn)異常，則對檢測到的聲發(fā)射信號 進(jìn)行聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)測量，依據(jù)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)完成放電定位。
4、 如權(quán)利要求1或3所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征 在于該方法還包括在完成對放電點的定位后，結(jié)合相關(guān)超高頻特征數(shù)據(jù)及聲發(fā) 射特征數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比對和分析，并建立相關(guān)檢測數(shù)據(jù)庫。
5、 如權(quán)利要求1或3所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特 征在于在上述進(jìn)行聲發(fā)射信號監(jiān)測時，通過移動聲發(fā)射傳感器的位置來篩查 信號最強(qiáng)點，并對信號最強(qiáng)點進(jìn)行測量。
6、 如權(quán)利要求1所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征在 于在測量出現(xiàn)異常的超高頻信號的相關(guān)超高頻特征數(shù)據(jù)時，還包括測量外施 電壓的情況。
7、 如權(quán)利要求1所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征在 于所述超高頻傳感器是設(shè)于所述氣體絕緣組合電器外殼金屬體不連續(xù)的地方。
8、 如權(quán)利要求1所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征在 于所述單頻跟蹤是選擇單一頻率的超高頻信號，對其信號的幅度進(jìn)行連續(xù)跟 蹤。
9、 如權(quán)利要求1所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征在 于依據(jù)超高頻特征數(shù)據(jù)中時域波形的時間差進(jìn)行初步定位。
10、 如權(quán)利要求1所述的氣體絕緣組合電器的局部放電檢測方法，其特征在 于依據(jù)聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)中各聲發(fā)射傳感器所在位置的聲強(qiáng)進(jìn)行放電點的定位。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氣體絕緣組合電器局部放電檢測方法，所述方法是通過超高頻檢測揉合聲發(fā)射檢測的綜合檢測方法，對GIS內(nèi)局部放電進(jìn)行監(jiān)測及定位。所述GIS局部放電檢測方法不僅對GIS局部放電的監(jiān)測更加有效，而且獲得的超高頻特征數(shù)據(jù)及聲發(fā)射特征數(shù)據(jù)能夠相互比對分析，故更具有科學(xué)性，有助于對GIS局部放電的科學(xué)研究；經(jīng)過超高頻特征數(shù)據(jù)的初步定位后，在范圍較小的放電區(qū)域內(nèi)進(jìn)行聲發(fā)射檢測定位，不僅有效解決了聲發(fā)射檢測效率低的問題，而且使得定位更加精確有效，還能夠更快發(fā)現(xiàn)放電點的精確位置。
文檔編號G01R31/12GK101655536SQ200810041888
公開日2010年2月24日 申請日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月19日
發(fā)明者楊凌輝, 江建華, 凱 高 申請人:華東電力試驗研究院有限公司